СОВЛАДУВАЊЕ НА ПРЕДИЗВИЦИТЕ НА БЕТОНИРАЊЕТО ВО ЗИМСКИ УСЛОВИ

Ниските температури носат низа значителни предизвици кои директно влијаат на хемиските и физичките процеси при стврднувањето на бетонот. Игнорирањето на овие фактори може да доведе до сериозни отстапки во квалитетот и трајноста на изведбата.

За среќа, со соодветно планирање, правилен избор на компонентните материјали и примена на соодветна и технологија, овие предизвици можат успешно да се надминат. Целта е јасна: да се изведат квалитетни и трајни бетонски конструкции, чии перформанси нема да заостануваат зад оние изведени во идеални услови.

ЗОШТО НИСКИТЕ ТЕМПЕРАТУРИ СЕ КРИТИЧНИ ЗА БЕТОНОТ?

Двата светски стандарди за бетон, Европските норми EN 206 и Американскиот стандард ACI 306R-16, имаат слични дефиниции за тоа што претставуваат „зимски услови“. Според нив, „зимски услови“ се дефинираат како период од повеќе од три последователни дена во кои просечната дневна температура на воздухот е под 4°C, а температурата не надминува 10°C повеќе од половина од кој било 24-часовен период. Во вакви услови, можна е појава на неколку примарни механизми на оштетување на бетонот:

Забавена хидратација: Ниските температури значително ја забавуваат хемиската реакција помеѓу цементот и водата, позната како хидратација. Овој процес, кој е одговорен за врзувањето и стврднувањето на бетонот, практично запира кога температурата на бетонот ќе падне под 5°C.

Оштетување од рано замрзнување: Најголемата опасност за свежиот бетон е замрзнувањето на водата во бетонот пред да се достигне минимална јакост на притисок од  3.5 MPa. Кога водата во порите на бетонот ќе замрзне, таа се шири и формира кристали мраз. Ова проширување предизвикува внатрешни напрегања кои резултираат со појава на микропукнатини и трајно намалување на крајната јакост на бетонот.

Термички шок и пукање: Големите температурни разлики помеѓу внатрешноста на бетонскиот елемент (која се загрева поради хидратацијата) и студениот амбиентален воздух може да предизвикаат термички напрегања. Ова е особено изразено при нагло отстранување на заштитните покривки или оплатата, што доведува до брзо ладење на површината и појава на пукнатини.

ОСНОВНИ ПРИНЦИПИ ЗА БЕТОНИРАЊЕ ВО ЗИМСКИ УСЛОВИ

Со цел да се елиминираат ризиците наведени претходно, најчесто се воспоставува четири основни принципи за бетонирање во зимски услови.

Спречување на замрзнување на бетонот во рана фаза.

Примарната цел е да се заштити свежиот бетон од замрзнување сè додека не развие доволна јакост на притисок за да се спротивстави на внатрешните напрегања предизвикани од формирањето мраз.

Обезбедување на соодветен развој на јакосните карактеристики.

Бидејќи ниските температури ја забавуваат хидратацијата, неопходно е да се одржи соодветна средина која ќе го овозможи развојот на јакосните карактеристики. Препораката на ACI е температурата на бетонот да се одржува на или над 10°C во првите 48 часа по вградувањето.

Минимизирање на термички шок и пукање.

Контролирањето на брзината на настанување на температурните промени е клучно за да се спречи појавата на пукнатини предизвикани од термички напрегања. Оваа мерка директно се однесува на појавата на „Термички шок и пукање“, при преминот од загреана средина кон студениот амбиентален воздух, кога температурата треба да се намалува постепено.

Одржување на рамномерна температура на бетонот.

Температурната конзистентност низ целиот волумен на бетонскиот елемент е клучна за да се избегнат внатрешни напрегања, собирањето и нерамномерно стврднување. Надворешните делови на пресекот се ладат побрзо од внатрешноста, што може да доведе до пукање. Затоа, потребни се мерки како изолација на оплатата за да се обезбеди рамномерно негување.

СТРАТЕШКО ПЛАНИРАЊЕ И ПРОЕКТИРАЊЕ НА БЕТОНСКАТА МЕШАВИНА

Планирањето и внимателниот избор на материјали се најважните алатки за правилно бетонирање во зимски услови.

ОПТИМИЗАЦИЈА НА БЕТОНСКАТА МЕШАВИНА ЗА БЕТОНИРАЊЕ ВО ЗИМСКИ УСЛОВИ

- Тип и количина на цемент: Се користи цементи со побрз развој на почетната јакост, како што е CEM I 52.5R  или CEM II 42.5R (или ASTM Type III). Овие цементи овозможуваат побрза реакција со водата и поинтензивно ослободување на топлина од хидратација, создавајќи внатрешен извор на топлина кој го штити бетонот. Зголемувањето на количината на цемент дополнително го засилува овој ефект.

- Водоцементен фактор (W/C): Водоцементниот фактор треба да е на најниско можно ниво. Ова е од клучно значење бидејќи ја намалува количината на вода која може да замрзне и да ја оштети структурата, а истовремено го забрзува развојот на јакоста. За притоа да се задржи потребната обработливост, задолжителна е употребата на адитиви од групата на суперпластификатори (пр. Суперфлуид 21М1М).

УЛОГАТА НА АДИТИВИТЕ ЗА ЗИМСКО БЕТОНИРАЊЕ: ВОВЕДУВАЊЕ НА ХИДРОЗИМ Т

Примената на хемиските адитиви, особено забрзувачите на врзување, имаат значајна улога при зимско бетонирање.

Хидрозим Т е адитив за забрзување на врзувањето и спречување на замрзнување на бетонот, во согласност со стандардот EN 934-2: T6. Во комбинација со други заштитни мерки, тој овозможува правилно вградување на бетон дури и при температури пониски од -10°C.

За постигнување на оптимални резултати, се препорачува употреба на Хидрозим T во комбинација со пластификатори или суперпластификатори.

ПОДГОТОВКА НА БЕТОНСКИТЕ БАЗИ ЗА ЗИМСКИ УСЛОВИ

Клучна фаза по проектирањето на бетонската мешавина е и нејзиното производство на бетонската база. Тука се применува една од најосновните стратегии: да се обезбеди свежата бетонска мешавина да ја има потребната почетна температура во моментот на мешањето и транспортот до терен.

Стандардот EN 206 налага оваа температура да биде најмалку +5°C, бидејќи под оваа граница процесот на хидратација драстично се забавува, речиси запира. За оваа цел , во погонот за производство на бетон е неопходно активно да се контролираат, а најчесто и да се загреваат, одредени компоненти пред самото мешање.

Загревање на водата

Загревањето на водата за подготовка на бетон е убедливо најефективната и најекономичната метода за подигнување на температурата на свежиот бетон. Сепак, постои клучно ограничување: температурата на водата не смее да биде превисока (вообичаено не над 60-70°C). Доколку врела вода дојде во директен контакт со цементот, се оневозможува правилното мешање и вградување.

Загревање на агрегатите

Во случај кога амбиенталните температури се многу ниски и кога агрегатите се складирани на отворено и се замрзнати, загреаната вода не е доволна за да се достигне бараната температура на бетонската мешавина. Агрегатот (ситниот и крупниот) сочинуваа најголем дел од масата на бетонот (околу 70-80%). Доколку тие замрзнати, ќе ја „апсорбираат“ целата топлина од водата, и финалната температура на бетонот повторно ќе биде пониска од потребната.

ПРАКТИКИ ЗА ВГРАДУВАЊЕ И ЗАШТИТА НА СВЕЖИОТ БЕТОН ВО ЗИМСКИ УСЛОВИ

Подготовска на отплатата

Пред почетокот на бетонирањето, сите површини што ќе дојдат во контакт со бетонот – вклучувајќи ја подлогата, оплатата и арматурата – мора да бидат целосно исчистени од снег и мраз.

Правилно вградување

Бетонот треба да се вгради и извибрира што е можно побрзо по неговата достава на терен, како би се минимизирала загубата на топлина. Брзото вградување осигурува дека внатрешната топлина во бетонската мешавина ќе биде зачувана, што помага во одржување на потребната температура за врзувањето, односно за одвивање на процесот на хидратација.

Методи за заштита и негување на свежиот бетон

Веднаш по вградувањето и завршната обработка, сите нови бетонски површини мора да бидат заштитени и негувани. Ова е критичен чекор за да се спречи замрзнување и да се обезбеди соодветно негување. Мерките за заштита и нега вклучуваат употреба на изолациски прекривки, создавање на привремени затворени простори со индиректно греење и употреба на изолирана оплата.

Следење и контрола на температурата на свежиот бетон

Во текот на врзувањето на бетонот, неопходно е редовно да се следи температурата на амбиенталниот воздух и внатрешната температура на бетонот. Ова овозможува да се потврди дека бетонот останува во препорачаните температурни граници во текот на критичниот период на стврднување. За оваа цел пожелно да се користат инструменти како температурни сензори вградени во бетонот, уреди за запишување податоци (data loggers) или методи на следење на јакоста на бетонот во реално време (maturity methods).

Остранување на отплатата

Времето за отстранување на оплатата мора да биде продолжено во споредба со нормалните услови. Оплатата треба да се отстрани само откако ќе се потврди дека бетонот ја постигнал потребната јакост. Оваа потврда мора да се базира на методи како пресметки на јакост на бетонот за точно определена температура или тестирање на примероци негувани на терен, под истите услови како и конструкцијата. Потпирањето на стандардно негувани лабораториски примероци е честа, но критична грешка, бидејќи тие не ги одразуваат реалните услови на градилиштето во зима.

ЗАКЛУЧОК

Успешното бетонирање во зимски услови не е случајност. Со правилно планирање и изведба, можно е да се изведат бетонски конструкции со врвен квалитет дури и во најнеповолните временски услови.